کیفیت فولاد قالب از مراحل انتخاب مواد اولیه شکل می گیرد و در مراحلی همچون ذوب و تصفیه، ریخته گری، شکل دهی گرم و عملیات حرارتی تغییر می کند. زمانی که با مراحل ساخت فولاد قالب پلاستیک چین آشنا شوید، می توانید متوجه شوید که هر کدام از مشخصات فنی محصول، از کدام بخش فرایند تولید تاثیر گرفته است.
فولاد قالب پلاستیک چین چگونه تولید می‌شود؟
قبل از اینکه وارد مراحل تولید فولاد قالب پلاستیک چین شویم، بهتر است ابتدا با خود این محصول بیشتر آشنا شویم. فولاد قالب پلاستیک برای ساخت قالب هایی استفاده می شود که در فرایند تولید قطعات پلیمری تحت فشار، سایش، تماس مکرر و در برخی از کاربردها تحت دمای بالا قرار می گیرد. در چنین شرایطی لازم است فولاد قالب ترکیبی از سختی، مقاومت در برابر سایش، قابلیت ماشین کاری و پایداری ابعادی مناسبی داشته باشد. همه این ویژگی ها به ترکیب شیمیایی فولاد، میزان و نوع عناصر آلیاژی، روش تولید، کیفیت ساختار داخلی و عملیات حرارتی بستگی دارد.
تولید این فولاد از مرحله انتخاب مواد اولیه شروع می شود و تا مرحله کنترل کیفیت نهایی محصول ادامه پیدا می کند. مسیر تولید را می توان در یک نگاه به ترتیب زیر مشاهده کرد:
- انتخاب مواد اولیه و تنظیم آلیاژ
- ذوب و تصفیه
- ریخته گری
- نورد یا آهنگری
- انجام عملیات حرارتی
- ماشین کاری و آماده سازی
- کنترل کیفیت نهایی
در ادامه به بررسی هر کدام از این مراحل خواهیم پرداخت.
مرحله اول؛ انتخاب مواد اولیه و تنظیم ترکیب آلیاژی
قبل از اینکه فولاد وارد کوره شود، باید ترکیب مورد نظر آن به صورت دقیق مشخص شود. تولید کننده محصول در ابتدا گرید فولاد را تعیین می کند و سپس بر اساس گرید انتخاب شده، مواد اولیه مورد نیاز را مشخص خواهد کرد.
کربن یکی از عناصر اصلی در تولید این محصول است و مقدار آن بر میزان سختی و رفتار مکانیکی فولاد تاثیر می گذارد. عناصر دیگری همانند کروم، مولیبدن، منگنز و نیکل نیز با توجه به گرید انتخاب شده ممکن است به ترکیب اضافه شوند که هر کدام از این عناصر نیز نقش متفاوتی در شکل گیری خواص فولاد دارند. در جدول زیر می توانید نقش هر کدام از این عناصر را مشاهده نمایید:
|
عنصر |
نقش مهم عنصر در فولاد قالب |
|
کربن |
تاثیر بر سختی و استحکام |
|
کروم |
افزایش سختی پذیری و مقاومت به سایش و خوردگی |
|
مولیبدن |
بهبود سختی پذیری و مقاومت در برابر افت سختی در دمای بالا |
|
منگنز |
کمک به استحکام و سختی پذیری |
|
نیکل |
افزایش چقرمگی و کمک به خواص مکانیکی در برخی گریدها |
نکته مهم در این مرحله این است که کیفیت و خلوص مواد اولیه نیز باید سنجیده شود؛ اگر عناصر ناخواسته یا ناخالصی در ترکیب وجود داشته باشد ممکن است در مراحل بعدی برای ساختار فولاد مشکلاتی را ایجاد کند.
مرحله دوم؛ ذوب و تصفیه فولاد قالب
پس از اینکه ترکیب آلیاژی فولاد انتخاب شد، مواد اولیه وارد کوره می شوند تا به حالت مذاب در بیایند. در زمان ذوب نیز مقدار عناصر آلیاژی اندازه گیری می شود تا در صورت نیاز، ترکیب اصلاح شود. یکی از بخش های مهمی که در این مرحله اهمیت دارد، تصفیه فولاد مذاب است. اگر عناصر مختلفی مانند اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن در ترکیب بیش از حد وجود داشته باشند، می توانند بر روی کیفیت فولاد اثر بگذارند.
پس از انجام این مرحله، در نهایت فولاد مذاب با ترکیب و دمای کنترل شده حاصل خواهد شد که برای مراحل بعدی و ریخته گری آماده می شود.
مرحله سوم؛ ریخته گری و شکل گیری اولیه فولاد
پس از انجام مراحل بالا، فولاد وارد مرحله ریخته گری می شود. در این مرحله فولاد از حالت مذاب به یک مقطع جامد تبدیل خواهد شد. در این مرحله دما، سرعت ریخته گری و دمای انجماد باید به دقت کنترل شود تا ساختار اولیه فولاد در این مرحله شکل بگیرد.
همزمان که مذاب سرد می‌شود، دانه‌های فولاد نیز تشکیل می شوند و نحوه رشد این دانه ها می تواند بر روی یکنواختی ساختار فولاد تاثیر بگذارد.
اگر سرد شدن به صورت نامناسب یا کنترل نشده انجام شود، عیوبی همانند تخلخل، جدا شدن ترکیبات و ناپیوستگی های داخلی رخ می دهد. قطعه ای که پس انجماد به دست می آید، هنوز آماده مصرف نیست و باید تحت فرایند نورد یا آهنگری گرم قرار بگیرد تا ساختار داخلی آن اصلاح شود و به شکل مورد نظر تا حد امکان نزدیک تر شود.
مرحله چهارم؛ نورد یا فورج
قطعه‌ای که از مرحله ریخته گری حاصل شد، ابعاد نهایی مورد نظر را ندارد و در این مرحله در دمای بالا تحت فرایند آهنگری قرار می گیرد تا به شکل مورد نظر ما برسد.
در فرایند نورد فولاد از بین غلطک ها عبور خواهد کرد تا ضخامت و شکل مقطع آن کم کم تغییر پیدا کند. در فرایند فورج نیز تغییر شکل مقطع با اعمال نیروی فشاری انجام خواهد شد.
برای اینکه در این مرحله بهترین روش انتخاب شود، باید به نوع محصول، ابعاد و شرایط تولید توجه کرد.
تغییر شکل گرم باعث می شود تخلخل های باقی مانده از مرحله ریخته گری کاهش یابد و ساختار داخلی فولاد یکنواخ تر شود. البته میزان تغییر شکل نیز بسیار مهم است زیرا شکل دهی ناکافی می تواند بخشی از ناپیوستگی های اولیه را در محصول باقی بگذارد. در انتهای مرحله فورج شکل فولاد به قطعه مورد نظر نزدیک تر شده است و برای مرحله بعدی که عملیات حرارتی است، آماده می شود. درست انجام شدن این مرحله می تواند روی قیمت فولاد قالب پلاستیک نیز تاثیر بسزایی داشته باشد.
مرحله پنجم؛ عملیات حرارتی و تنظیم خواص فولاد
بعد از اینکه شکل دهی گرم انجام شد، به مرحله عملیات حرارتی می رسیم که در این مرحله ساختار فولاد و خواص مکانیکی آن تا حد زیادی تنظیم خواهد شد. البته همه گریدها سیکل حرارتی یکسانی نخواهند داشت.
فرایندهای مختلف آنیل، نرماله کردن کوئنچ و تمپر در شرایط مختلفی به کار می روند. به عنوان مثال کوئنچ با سرد کردن سریع فولاد پس از آستنیتی کردن، سختی را افزایش می دهد و تمپر بعد از آن برای تنظیم سختی و کاهش تردی و تنش های ایجاد شده انجام می شود.
در مرحله عملیات حرارتی سه ویژگی مهم وجود دارد که باید به دقت کنترل شوند: دمای حرارت دهی، زمان نگهداری و سرعت سرد شدن. هر کدام از این پارامترها که تغییر کنند، ریز ساختار و سختی، چقرمگی و پایداری ابعادی فولاد تغییر خواهد کرد.
اگر عملیات حرارتی به درستی کنترل نشود، مشکلاتی مانند تاب برداشتن، ایجاد تنش داخلی، تغییر بیش از حد سختی و یا اختلاف خواص ایجاد خواهد شد و به همین دلیل باید سیکل حرارتی که متناسب با گرید و ابعاد فولاد باشد، تنظیم شود.
مرحله ششم؛ ماشین کاری و آماده سازی فولاد برای ساخت قالب
پس از اینکه مراحل قبلی طی شد، فولاد تا حدی به ابعاد و وضعیت سطح مورد نظر نزدیک می شود. با توجه به نوع محصول ابتدا قطعه به اندازه مورد نظر برش می خورد و اگر تاب یا انحراف وجود داشت، صافکاری انجام خواهد شد.
البته در برخی از محصولات بخشی از این ماشین کاری توسط خود مصرف کننده و در هنگام ساخت قالب انجام می شود.
در این مرحله سطح فولاد از نظر داشتن زخم، ترک خوردگی، پوسته اکسیدی، فرورفتگی و دیگر عیوب ظاهری بررسی می شود تا در صورت نیاز، پرداخت سطح انجام شود و عیب های قابل مشاهده برطرف شوند.
در پایان این مرحله تخت بودن و کیفیت سطح قالب کنترل می شود. این مرحله اهمیت بسیار بالایی دارد زیرا فولادی که قرار است برای ساخت قالب استفاده شود باید ابعاد مشخص و وضعیت سطح کاملا مناسبی داشته باشد.
مرحله هفتم؛ کنترل کیفیت و بررسی نهایی فولاد
در نهایت و در مرحله آخر فولاد از لحاظ مشخصات فنی و عیوب احتمالی به دقت بررسی می شود تا مشخص شود محصولی که تولید شده است با الزامات گرید مورد نظر تطابق کاملی دارد. یکی از کنترل های اصلی در این مرحله آنالیز شیمیایی است؛ نمونه مورد نظر باید از لحاظ مقدار کربن و سایر عناصر آلیاژی بررسی شود تا ترکیب واقعی آن با محدوده گرید مطابقت داشته باشد.
سختی و خواص مکانیکی نیز اندازه گیری می شود تا وضعیت فولاد بعد از انجام عملیات حرارتی مشخص شود. برای محصولاتی که حساسیت بیشتری دارند، آزمون های غیر مخرب مانند اولتراسونیک می تواند برای شناسایی ناپیوستگی های داخلی به کار رود به خصوص در مقاطعی که ضخامت بالایی دارند و عیوب داخلی با چشم قابل بررسی نیستند.
در نهایت نتایج این آزمون ها و اندازه گیری ها در کنار مشخصات گرید قرار می گیرند تا کیفیت فولاد قبل از عرضه مشخص شود.
عیوب احتمالی در فرآیند تولید فولاد قالب پلاستیک چین و علت ایجاد آن ها
در طی مراحل تولید فولاد قالب ممکن است برخی از عیوب ایجاد شوند. شناخت این عیوب کمک می کند کیفیت فولاد به صورت دقیق تر ارزیابی شود. در ادامه هر کدام از این عیوب احتمالی را بررسی خواهیم کرد:
- تخلخل داخلی: تخلخل داخلی زمانی ایجاد می شود که گاز در زمان انجماد در داخل مذاب باقی بماند. در صورتی که تخلخل داخلی شدید باشد، یکنواختی ساختار فولاد کاهش می یابد.
- جدا شدن ترکیبات: در هنگام انجماد ممکن است تمام عناصر آلیاژی در بخش های فولاد به یک اندازه توزیع نشوند و جدا شدن ترکیبات رخ دهد که در صورت تشدید می تواند باعث تفاوت خواص در قسمت های مختلف محصول شود.
- ناخالصی‌های غیر فلزی: ذراتی همانند اکسیدها و سولفیدها ممکن است در فولاد باقی بمانند که اگر مقدار آن ها زیاد باشد، می تواند فرایندهای ماشین کاری، پولیش و خواص مکانیکی را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار دهد.
- جود ترک های داخلی کنترل: کنترل دمای نامناسب در هنگام انجماد، تغییر شکل گرم و یا عملیات حرارتی می تواند باعث ایجاد ترک های داخلی در فولاد شود. برخی از این ترک ها با چشم قابل تشخیص نیستند و به انجام آزمون های غیر مخرب برای تشخیص نیاز دارند.
- ترک‌های سطحی و پوسته دهی: اگر حرارت دهی یا شکل دهی نامناسب باشد، ممکن است به سطح فولاد آسیب وارد شود. اگر این عیوب بر روی سطح باقی بماند کیفیت محصول تا حد زیادی کاهش پیدا خواهد کرد.
- اختلاف سختی در مقطع: در قطعاتی که ضخامت بیشتری دارند، سرد شدن غیر یکنواخت و یا اجرای نامناسب عملیات حرارتی ممکن است باعث شود بخش های مختلف فولاد سختی یکسانی نداشته باشند.
درشت شدن اندازه دانه ها: اگر حرارت دهی بیش از حد باشد و یا قطعه مدت زمان طولانی در دمای بالا نگهداری شود، ممکن است اندازه دانه ها افزایش یابد که این موضوع می تواند بر روی رفتار فولاد و خواص مکانیکی آن اثر بگذارد.
جمع بندی
فولاد قالب پلاستیک قرار است در ساخت قالبی مورد استفاده قرار بگیرد که باید شکل و ابعاد قطعه مورد نظر را حفظ کند و در برابر فشار کاری مقاومت لازم را داشته باشد. برای اینکه بتوانیم به این نتیجه برسیم باید کیفیت فولاد از مرحله تولید تا زمان آماده سازی نهایی به دقت کنترل شود.
انتخاب انتخاب گرید مناسب، وضعیت تحویل و ابعاد درست باعث می شود فولاد مورد نظر با شرایط ساخت قالب به طور کامل هماهنگ باشد و در زمان ماشین کاری و استفاده از قالب دردسر کمتری ایجاد کند.
به منظور خرید فولاد قالب پلاستیک چین بهتر است مشخصات محصول را قبل از خرید با نیاز قالب خود مطابقت دهید. مجموعه آهن پرایس امکان تامین این فولاد را در مشخصات مختلف برای شما فراهم کرده است و کارشناسان فروش این مجموعه می توانند برای انتخاب گزینه مناسب شما را راهنمایی کنند. برای دریافت مشاوره رایگان و ثبت سفارش می توانید هم اکنون با شماره 02154103 تماس بگیرید.